PROCAD UFPB/UFBA/UFMA/UFPA

1. PROCADUFPB/UFBA/UFMA/UFPA • Introdução a Instrumentação Biomédica • TRANSDUTORES DE FLUXO SANGUINEO

2. O Sistema Circulatório • A circulação tem basicamente a função de atender às necessidades dos tecidos. • Conceitos Importantes: • Artérias: Transportam o sangue sob alta pressão até as veias; • Arteríolas: atuam como válvulas de controle;

3. O Sistema Circulatório • Capilares: realizam trocas de líquidos e outras substâncias entre o sangue e o líquido intersticial; • Vênulas: coletam sangue dos capilares; • Veias: funcionam como condutos para o transporte de sangue dos tecidos de volta para o coração.

4. O Sistema Circulatório • Características Físicas do Sangue: • É um líquido viscoso composto de células e plasma; • O plasma faz parte do líquido extra celular; • A viscosidade depende diretamente do hematócrito(quantidade do sangue composta de células).

5. O Fluxo Sanguíneo • Def.: É a quantidade de sangue que passa por um determinado ponto da circulação num dado período de tempo, normalmente expressa em mililitros ou litros por minuto.

6. O Fluxo Sanguíneo • Na equação ao lado: • Q é o fluxo sanguíneo; • P1 e P2 são as pressões nas extremidades da seção do vaso considerado; • R é a resistência vascular que impede o sangue de fluir através do vaso;

7. O Fluxo Sanguíneo • Observemos com atenção o fato de que quem determina a taxa de fluxo não é a pressão absoluta no vaso mas sim o gradiente de pressão entre as duas extremidades.

8. O Fluxo Sanguíneo • Fluxo Laminar; • Fluxo Turbulento.

9. O Débito Cardíaco (DC) • Def.: Quantidade de sangue bombeada por cada ventrículo do coração num período de tempo; • Assim, a medida do fluxo sanguíneo seria portanto a medida do débito cardíaco; • Depende da superfície corpórea do paciente; • Valores típicos do DC( Decrescem com a idade do paciente): • Homem: 6,0 l/min; • Mulher: 5,0 l/min;

10. Caracterização Desejável para uma Metodologia de Medida de Fluxo Sanguíneo e / ou Monitoração de Pacientes: • Rápida e fácil execução; • Os resultados obtidos precisam ser confiáveis e reproduzíveis; • O paciente não pode sofrer nenhum dano físico quando submetido ao método bem como não deve sofrer reações indesejáveis; • Complicações de ordem anestésica e cirúrgica devem ser evitadas;

11. Método de Diluição do Indicador por Infusão Contínua • Esta metodologia não mede o fluxo sanguíneo instantâneo e sim o fluxo sanguíneo médio; • Neste caso temos então : • Método de Fick;

12. Técnica de Fick: Este método diz que o débito cardíaco pode ser relacionado pelo consumo temporal de Oxigênio de um paciente em função da diferença das concentrações arterial e venosa de Oxigênio. Na equação de Fick, ao lado, temos que: V´: fluxo sanguíneo(l/min); (dm/dt): consumo de oxigênio(l/min); Ca: concentração arterial de de oxigênio; Cv: concentração venosa de oxigênio. Método de Fick de Diluição do Indicador

13. Método de Fick (Oxigênio como Indicador) • Neste caso, o consumo de oxigênio é medido por um espirômetro, como indicado abaixo:

14. Método de Fick ( O Oxigênio como Indicador ) • A concentração arterial de oxigênio pode ser obtida a partir de uma amostra de sangue colhida em qualquer artéria o que pode ser feito a partir de um cateter a exemplo do que está ilustrado ao lado:

15. Método de Fick ( O Oxigênio como Indicador ) • A Concentração Venosa de oxigênio deve ser obtida a partir de uma amostra de sangue colhida da artéria pulmonar, requerendo assim a introdução de um cateter venoso através de uma veia.

16. Método de Fick ( O Oxigênio como Indicador ) • Considerações qualitativas sobe o método de Fick • Os resultados obtidos por este método são bastante confiáveis e exatos; • Requer condições fisiológicas relativamente constantes; • Requer muitos minutos para a sua execução; • Não fornece o débito cardíaco instantâneo; • Constitui um método INVASIVO;

17. Adaptações Modernas do Método de Fick • NICO(Novametrix Non-Invasive Cardiac Output Monitor)

18. Método de Diluição do Indicador por Injeção Rápida • Método de Diluição do Corante: • Avalia o débito cardíaco a partir da curva de diluição do corante, exposta ao lado:

19. Método de Diluição do Corante • Considerações acerca do método: • Qualquer ponto do sistema arterial pode ser usado para a retira da do sangue, sendo porém preferencialmente usados a artéria femoral(na coxa) ou ainda a radial( no braço); • O local para injeção do corante deve ser adequado já que este determina a forma da curva de diluição; • A passagem do indicador pelas veias provoca a dispersão da curva de diluição.

20. Método de Diluição do Corante • Características desejáveis no corante utilizado: • Deve ser inócuo para o paciente; • A dinâmica circulatória não deve ser afetada; • Deve permanecer no fluxo sanguíneo entre os locais de injeção e amostragem; • Deve ser mensurável.

21. Método de Diluição do Corante • Corantes mais usados: • Evans Blue: • Não tóxico; • Seu uso por mais de oito vezes no paciente provoca descoloração da pele; • Para a máxima absorção de luz, este corante possui um comprimento de onda de 620mm, acarretando assim interferência da hemoglobina na medida do débito cardíaco;

22. Método de Diluição do Corante • Corantes mais usados: • Cardiogreen: • Não Tóxico; • Para a máxima absorção de luz, este corante possui um comprimento de onda de 805nm; • É lentamente eliminado do organismo;

23. Método de Diluição do Corante • O “cuvette” , inserido num espectrofotômetro,mede a concentração do corante a partir do princípio de absorção fotométrica, obtendo assim a curva de diluição;

24. Método de Diluição do Corante • Considerações qualitativas sobre o método: • É tão exato quanto o método de Fick; • Sua execução é rápida e simples; • Apresenta o fenômeno de recirculação do corante.

25. Método da Termodiluição • O princípio deste método é basicamente o mesmo do método de diluição do corante,sendo que agora o indicador é uma solução (salina)fria(soro). • Neste caso o débito cardíaco pode ser avaliado segundo a expressão ao lado, na qual: • Vi = volume de soro injetado; • Tb = temperatura inicial do sangue; • Ti = temperatura inicial do soro injetado; • K = constante de correção; • ∆Tb(t) =variação da temperatura do sangue no loca de deteção.

26. Método da Termodiluição • Procedimentos para a obtenção do Débito cardíaco via termodiluição:

27. Método da Termodiluição • Observações acerca dos parâmetros envolvidos na medida do débito por termodiluição: • Volume do soro injetado; • Temperatura inicial do sangue; • Temperatura inicial do soro injetado.

28. Método da Termodiluição • Considerações sobre a curva de termodiluição: • Semelhante à de diluição do corante,sem porém apresentar o segundo pico; • É obtida através de um termistor normalmente na configuração ponte de wheatstone; • Precaução com a corrente do termistor;

29. Método da Termodiluição • Alguns fatores que acarretam mudanças bruscas na forma da curva de termodiluição: • Alterações abruptas na frequência cardíaca; • Padrões anormais de respiração; • Pequeno volume de soro injetado.

30. Método da Termodiluição • Considerações qualitativas acerca do método: • Possibilita medidas simultâneas dos DC’s direito e esquerdo; • Permite medidas frequentes já que o indicador é inofensivo; • Possui uma reprodutibilidade e exatidão comparáveis aos métodos anteriormente expostos; • Apresenta uma baixíssima recirculação do corante.

31. Método da Termodiluição • Considerações qualitativas acerca do método: • Não introduz substâncias estranhas na corrente sanguínea; • Requer cateterização do coração.

32. Fluxômetro Eletromagnético • Na equação ao lado: • e= Força eletromotriz induzida; • B= Densidade de fluxo magnético; • u= velocidade instantânea do fluxo passando pelo condutor; • L= Comprimento entre os eletrodos.

33. Fluxômetro Eletromagnético • Para um fluxômetro ideal, considerando um campo magnético uniforme e um perfil uniforme de velocidade, teríamos então a seguinte expressão: • e = Blu (considerando a ortogonalidade dos parâmteros);

34. Fluxômetro Eletromagnético • Comportamento dos fluxômetros reais: • Parâmetro que quantifica a diferença entre os fluxômetros ideais e reais: A Sensibilidade do transdutor. • Idealmente a sensibilidade seria 1,0 e no caso real menor que 1.0.

35. Fluxômetro Eletromagnético • Fatores causadores de erros na medida de fluxo sanguíneo : • Quando a condutividade da parede do vaso é maior que a condutividade do sangue a sensibilidade do transdutor diminui; • Se há entre os eletrodos e o vaso uma fina camada de fluido, geralmente com condutividade maior que a da parede do vaso, também há um comprometimento na sensibilidade;

36. Fluxômetro Eletromagnético • Fatores causadores de erros na medida de fluxo sanguíneo : • Quando o hematócrito aumenta, a condutividade do sangue diminui, reduzindo, em consequência, a sensibilidade do transdutor; • O perfil do fluxo sanguíneo, bem como a sua velocidade, interfere no resultado da medida.

37. Fluxômetro Eletromagnético • As sondas utilizadas nos fluxômetros: • Característica Principal desejável: • “Garantir” a sensibilidade do transdutor; • Os eletrodos devem ter uma alta impedância, normalmente são platinizados;

38. Fluxômetro Eletromagnético • Tipos de excitação do fluxômetro: • Fluxômetro DC: • Há flutuações das tensões na interface do eletrodo com o vaso; • Interferência do ECG, cujo espectro de frequência é semelhante ao do fluxo; • O ruído do sistema de amplificação torna-se relevante para o “RANGER” de frequência de interesse( 0 a 30 Hz);

39. Fluxômetro Eletromagnético • Tipos de excitação do fluxômetro: • Fluxômetro AC: • Embora resolva os problemas causados no fluxômetro DC, a excitação AC cria outro problema: a TENSÃO DE TRANSFORMADOR, que se soma à tensão induzida pelo fluxômetro e que, muitas vezes, é maior do que a tensão induzida; • A tensão total seria portanto: (V= Vfsenwt + Vt coswt );

40. Métodos Pletismográficos • Medem variações de volume no tempo e, consequentemente, o fluxo sanguíneo. • Pletismografia de oclusão Venosa; • Pletismografia de impedância elétrica.

41. Métodos Pletismográficos • Pletismografia de oclusão venosa:

42. Métodos Pletismográficos • Pletismografia de oclusão venosa: • Procedimentos do Método:

43. Métodos Pletismográficos • Pletismografia de oclusão venosa: • Aplicações para o método: • Medida não invasiva de fluxo sanguíneo em membros ; • Caracterização de trombose venosa.

44. Métodos Pletismográficos • Pletismografia de impedância elétrica: • Variações de volume num membro ou tecido devidas ao fluxo de sangue implica em variações da impedância elétrica associada.

45. Após algumas deduções encontramos: Em que: ∆V é a variação mensurável de volume; ρb é a resistividade do sangue; L é o comprimento do cilindro ; ∆Z=[(Zb//Z) –Z]; Métodos Pletismográficos

46. Métodos Pletismográficos • Justificativas para a relação matemática entre a variação volumétrica do tecido com uma impedância elétrica associadas: • A expansão das artérias é uniforme; • A resistividade so sangue ρb não varia; • As linhas de corrente são paralelas às artérias.

47. Métodos Pletismográficos • Considerações sobre a frequência de excitação: • São geralmente recomendadas freqüências na ordem de 100 kHz pois: • Para um boa relação sinal/ruído são necessárias correntes maiores que 1mA; • A impedância da interface entre pele-eletrodo decrescem com o aumento da freqüência; • Já em freqüências maiores que 100kHz ocorre o efeito de capacitâncias indesejáveis.

48. Métodos Pletismográficos • Considerações qualitataivas sobre os métodos pletismográfiacos: • São não invasivos; • Pouco exatos.

49. Transdutores Ultra-sônicos • Os Transdutores ultra-sônicos medem o fluxo sanguíneo instantâneo; • Esquema generalizado de um sistema ultra-sônico de medida ou monitoramento de um parâmetro:

50. Transdutores Ultra-sônicos • Os Transdutores Ultra-sônicos Piezoelétricos: • Convertem energia elétrica em energia mecânica a partir de um cristal piezoelétrico; • Materiais mais usados: Titanato de Barium, Zirconato dentre outros.